ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ ВОДЫ Вода и ее свойства из "Химия воды и микробиология Изд.3" Рассмотрены теоретические основы химии воды. Изложены основы морфологии и физиологии микроорганизмов, участвующих в биологических процессах в естественных условиях и на очистных сооружениях систем водоснабжения и водоотведения. Приведен состав и дана оценка качества природных, питьевой и сточных вод. Изд. 2-е вышло в 1983 г. Изд. 3-е переработано и дополнено в соответствии с новыми техническими решениями и нормативными документами. [c.2] Для учащихся средних специальных учебных заведений по специальности Эксплуатация оборудования и систем водоснабжения и водоотведения . [c.2] Рациональное использование водных ресурсов и сохранение чистоты природных водоисточников — составная часть проблемы охраны окружающей среды. [c.3] Вода — один из важнейших компонентов системы жизнеобеспечения. Огромные количества воды необходимы для удовлетворения бытовых потребностей населения, для нужд промышленности и сельского хозяйства. Использование воды практически всеща сопровождается ее загрязнением, а неизбежный возврат этой воды в водоемы приводит в свою очередь к загрязнению природных вод. Для поддержания благоприятной экологической обстановки в ближайшие годы предстоит решить ряд задач как по разработке и внедрению безотходных, энергосберегающих технологий в промышленности, так и по обеспечению населения чистой водой, С этой целью при проектировании и строительстве очистных станций систем водоснабжения и водоотведения предусматривается применение современных сложных и разнообразных физико-химических, химических и биологических методов обработки и очистки природных и сточных вод. [c.3] Для эффективной эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения требуется высококвалифицированный персонал. [c.3] Предлагаемое справочное пособие позволит специалистам ознакомиться с проблемами, возникающими в процессе проектирования, строительства и эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения. Пособие может быть использовано в качестве учебника для учащихся средних специальных учебных заведений. [c.3] Вода — одно из самых распространенных веществ на нашей планете она имеет огромное значение в эволюции как живой, так и неживой природы. На земле происходит непрерывный круговорот воды. В результате испарения воды в поверхности океанов и суши и выделения влаги растениями и живыми существами атмосфера насыщается парами воды. Неравномерное нагревание атмосферы вызывает в ней крупномасштабные перемещения воздушных масс над поверхностью земного шара, а вследствие конденсации вода снова возвращается на землю в виде росы, дождя, града и снега. [c.4] Часть воды испаряется непосредственно с почвы и покрывающей ее растительности сразу же после выпадения на землю. Другая часть просачивается в почву, где она либо задерживается и используется растениями, лйбо проникает в подпочвенные горизонты, где соединяется с грунтовыми, а затем через них и с поверхностными водами. Наконец, некоторое количество воды остается на поверхности почвы, постепенно стекая в поверхностные водотоки. [c.4] Вследствие постоянного контакта с окружающей средой и включения в эту среду вода всегда содержит какие-либо вещества и практически никогда не бывает химически чистой. В то же время характер процессов, протекающих с участием воды, во многом определяется ее свойствами как индивидуального вещества. [c.4] или оксид водорода Н2О, имеет молекулярную массу 18,016. На водород приходится 11,19% массы, на кислород — 88,81%. [c.4] В молекуле воды ядра водорода и кислорода образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два мелких ядра водорода, в вершине — более крупное ядро кислорода. Валентный угол у центрального атома кислорода, образованный связями Н—О—Н, составляет 104 27 (рис. 1, а). Структура электронного облака молекулы схематично показана на рис. 1, б. Две внешние пары электронов, образующих связи О—Н, смещены кг атому кислорода, поэтому вблизи ядер атомов водорода создается избыток положительного заряда. Две неподеленные пары электронов также смещены относительно ядра атома кислорода, и их отрицательные заряды остаются частично не-скомпенсированными. Условно можно представить, что лепестки электронного облака направлены к вершинам частично искаженного тетраэдра, что иллюстрируется рис. 1, в, Ассиметричность распределения электрических зарядов обусловливает ярко выраженные полярные свойства молекулы воды, которая представляет собой диполь с очень высоким электрическим моментом. [c.5] Водородные связи непрочны, легко разрушаются и образуются даже при обычных тепловых движениях молекул. Полностью все четыре водородные связи реализуются при замерзании воды. В твердом состоянии каждая молекула тетраэдрически окружена четырьмя другими — тремя из того же слоя и одной их соседнего слоя молекул. Схема взаимодействия молекул воды в структуре льда показана на рис, 2. Структура льда является наиболее упорядоченной и наименее плотной. Ее особенность заключается в наличии пустот, размеры которых превышают размеры молекул. [c.6] По сравнению с другами химическими соединениями вода обнаруживает необычные отклонения по ряду физических свойств — плотности, удельной теплоемкости и др. Эти аномалии воды в значительной степени связаны с ассоциацией ее молекул. [c.7] Уникальным свойством воды является ее способность при обычных температурах и давлении находиться в трех агрегатных состояниях твердом (лед), жидкрм и газообразном (пар). [c.7] Повышение температуры воды действует двояко вызывает нарушение регулярной структуры и приводит к тепловому расширению. В интервале температур от О до 4 С (плавление льда) происходит разрушение части водородных связей, т.е. нарушается структура льда, достигается более плотная упаковка молекул в результате размещения отдельных молекул воды в пустотах оставшихся агрегатов. В этом интервале температур фактор нарушения структуры преобладает над тепловым расширением, и плотность воды повышается, достигая максимального значения при 3,98 С. При 3,98 С оба фактора взаимно уравновешиваются. Дальнейшее нагревание воды до 100 С сопровождается нормальным снижением плотности, так как преобладает действие теплового расширения. Эта аномалия обусловливает йоз можность жизни в водоемах, замерзающих в зимнее время. Поскольку лед легче воды (его плотность меньше), то он располагается на поверхности и защищает лежащие ниже слои воды от промерзания. При дальнейшем понижении температуры увеличивается толщина слоя льда, но температура воды подо льдом остается иа уровне 4 С, что позволяет водным организмам сохранять жизнь. [c.7] Большое значение в жизни природы имеет также и тот факт, что вода обладает аномально высокой теплоемкостью — 4,18 Дж/(г К). Высокая теплоемкость воды есть следствие расхода части теплоты на разрыв водородных связей. В природных условиях вода медленно остывает и медленно нагревается, являясь регулятором температуры на Земле. [c.7] Вязкость (способность жидкости оказывать сопротивление различны формам движения) воды закономерно изменяется в зависимости от температуры уменьшается с ее возрастанием. С повышением концентрации растворенных в воде солей вязкость увеличивается. В то же время действие давления на вязкость воды довольно специфично с понижением температуры при умеренном давлении вязкость воды снижается, хотя логачно было бы ожидать ее повышения, а если давление увеличить значительно, то поведение воды подчиняется общему правилу. [c.8] Относительная диэлектрическая постоянная воды равна 81 — это очень высокая величина, чем и объясняется такая большая ионизирующая сила воды. [c.8] Вода имеет максимальное для жидкостей (кроме ртути) поверхностное натяжение, благодаря чему обеспечивается возможность движения соков в растениях, крови в сосудах животных и человека. С повышением температуры поверхностное натяжение воды уменьшается. [c.8] Оптические свойства воды оцениваются но ее прозрачности, которая в свою очередь зависит от длины волны луча, проходящего через воду. Ультрафиолетовые лучи легко проходят через воду, поэтому растительные организмы способны развиваться в толще воды и на дне водоемов, инфракрасные лучи проникают только в поверхностный слой и а незначительной степени. Вследствие поглощения оранжевых и красных компонентов видимого света вода приобретает голубоватую окраску. [c.8] Вернуться к основной статье